Procedimento risolutivo (Scheda 4)

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1 Marcello Pedone Nucleo: Relazioni e funzioni Situazione Problematica Costruzione degli strumenti teorici per affrontare un problema Linguaggio Naturale (Scheda 1) Linguaggio Simbolico (Scheda 2) Risoluzione di problemi Modellizzazione del problema (Scheda 3) Formalizzazione del problema Procedimento risolutivo (Scheda 4) ESECUZIONE Risoluzione equazione Uso di GeoGebra Uso del foglio Excel Verifica dei risultati (Scheda5) Valutazione attività Attività integrative Attività di recupero VALUTAZIONE: Griglia di valutazione (Scheda6 )

2 Introduzione Tematica: dai problemi alle equazioni. L attività è centrata sulla costruzione di un modello risolutivo di una situazione problematica, partendo dalle condizioni e relazioni tra dati ed incognite e arrivando alla conseguente procedura risolutiva. Le fasi risolutive di un problema vengono presentate con delle schede passando dal linguaggio naturale, in cui sono formulati i problemi proposti, al linguaggio algebrico, giungendo a trovare un modello e la soluzione del problema. L impostazione, la risoluzione e la verifica di problemi modellizzabili attraverso equazioni sarà fatta anche utilizzando mediatori informatici. Finalità e obiettivi formativi: nelle indicazioni per il CURRICOLO del 2007, nell ambito del tema Relazioni e funzioni, tra gli obiettivi di apprendimento al termine della classe terza della scuola secondaria di primo grado, vengono indicati : Usare il piano cartesiano per rappresentare relazioni e funzioni, Esplorare e risolvere problemi utilizzando equazioni di primo grado. Nei traguardi per lo sviluppo delle competenze al termine della scuola secondaria di primo grado vengono riportate le seguenti competenze: Riconosce e risolve problemi di vario genere analizzando la situazione e traducendola in termini matematici, spiegando anche in forma scritta il procedimento seguito, mantenendo il controllo sia sul processo risolutivo, sia sui risultati. Confronta procedimenti diversi e produce formalizzazioni che consentono di passare da un problema specifico a una classe di problemi. Gli obiettivi dell attività proposta sono in relazione alle indicazioni In particolare con le attività che si propongono si vuole sviluppare nei ragazzi la capacità di: individuare le strategie appropriate per la risoluzione dei problemi; progettare un percorso risolutivo strutturato in step by step; formalizzare il percorso di soluzione di un problema attraverso modelli algebrici e grafici; tradurre dal linguaggio naturale al linguaggio algebrico (simbolico) e viceversa; usare consapevolmente notazioni e sistemi di rappresentazione formale; interpretare e verificare la soluzione; conoscere le fasi risolutive di un problema e loro rappresentazioni con diagrammi; schematizzare situazioni matematiche per descrivere e interpretare situazioni e fenomeni reali; utilizzare tecniche risolutive di un problema la cui modellizzazione sono equazioni di primo grado; impostare e risolvere semplici problemi modellizzabili attraverso equazioni; utilizzare software per risolvere, per via grafica, problemi descritti mediante equazioni. Metodologia: il problema stimolo coinvolge inizialmente tutta la classe in un attività di tipo laboratoriale, suddividendo la classe in gruppi. L insegnante coordina l attività, spiegando le domande che sono proposte nell attività e orientando i ragazzi in difficoltà. Per ogni fase caratteristica dei problemi proposti sono state messe a punto delle schede da consegnare agli alunni e da compilare. Successivamente, vengono anche illustrate delle schede già compilate funzionali alla soluzione dei problemi proposti. Pertanto ogni attività è divisa in due parti: nella prima parte si lavora sui problemi compilando le schede proposte e successivamente condividendo i risultati. Nella seconda parte si lavora utilizzando il software Geogebra e il foglio di calcolo Excel. Dopo ogni attività sono proposti dei test per la verifica delle competenze acquisite. I test e le schede proposti mirano alla valutazione delle competenze e mettono in luce la capacità dell allievo di applicare le conoscenze acquisite nella concretezza di una specifica situazione comunicativa. Fasi e tempi L Attività comprende 5 fasi calibrate e da svolgere, preferibilmente, in modo sequenziale. A partire dalla quarta fase si lavora utilizzando anche i software Geogebra e Excel. Tutte le attività, compreso l uso dei software, dovrebbero essere svolte in 4 settimane. 2

3 INDICE Attività 1 Uso del linguaggio Naturale per individuare le Incognite, i Dati, le Relazioni e i Vincoli del problema. Indicazioni per il docente Scheda 1 (Scheda per lo studente): Individuazione, con un linguaggio naturale, delle Incognite, dei Dati, delle Relazioni e dei Vincoli del problema. Scheda 1 - Compilata Attività 2 Traduzione del problema dal linguaggio Naturale al linguaggio Simbolico Indicazioni per il docente Scheda 2 (Scheda per lo studente) Dal linguaggio Naturale al linguaggio Simbolico Scheda 2 - Compilata Attività 3 Traduzione del problema in un equazione Indicazioni per il docente Scheda 3(Scheda per lo studente): Equazione e vincoli Scheda 3 - Compilata Attività 4 Risoluzione dell'equazione Indicazioni per il docente Scheda 4(Scheda per lo studente): Risoluzione dell'equazione Scheda 4 - Compilata Uso di GeoGebra: Soluzione dell equazione dal punto di vista grafico. Uso del foglio di calcolo Excel: Soluzione del problema con il metodo di prova ed errore. Risoluzione di un equazione di primo grado, ridotta a forma normale Attività 5 Interpretazione e verifica della soluzione Indicazioni per il docente Scheda 5(Scheda per lo studente): Interpretazione e verifica della soluzione Scheda 5 - Compilata Uso di GeoGebra: Soluzione dell equazione con GeoGebra Uso del foglio di calcolo Excel: Verifica dell equazione trovata con il foglio di calcolo Excel Scheda 6( Scheda per l insegnante): Griglia di Valutazione(Descrittori delle competenze e Valutazione) Scheda7 : Richiami sulle equazioni( da consegnare agli alunni). Verifiche, Attività di Recupero, Attività di Approfondimento, Attività di Rinforzo: test per la verifica delle competenze acquisite,riesame dei problemi trattati, modificati per gruppi di lavoro con l uso delle schede proposte. Problemi di approfondimento, rinforzo e recupero delle competenze acquisite. Prove Internazionali TIMSS e prove Nazionali INVALSI su problemi ed equazioni. 3

4 Prerequisiti richiesti ai ragazzi per svolgere l attività: conoscenza del calcolo numerico e del calcolo letterale. Processo di astrazione per risolvere i problemi proposti Situazione problematica Problema (interpretazione) -Linguaggio naturale (Scheda1) -Linguaggio simbolico(scheda2) Modello (equazione) Verifica dei risultati Procedimento risolutivo Risoluzione equazione Uso di GeoGebra Uso del foglio di calcolo Excel Formalizzazione del problema Problema stimolo L insegnante porta in classe tre scatole contenenti un numero N di oggetti (palline, matite, ecc.), che indichiamo con le lettere A,B e C. Anche la classe viene suddivisa in tre gruppi A,B,C e l insegnante distribuisce le scatole chiuse: al primo gruppo A (scatola A) consegna un numero doppio di oggetti rispetto al secondo gruppo B (scatola B), al terzo gruppo C (scatola C) consegna 4 oggetti in meno rispetto al primo gruppo, senza svelare il numero degli oggetti consegnati a ciascun gruppo. Attività 1 Uso del linguaggio Naturale per individuare le Incognite, i Dati, le Relazioni e i Vincoli del problema. Indicazioni per il docente Tipologia: Attività di esplorazione Obiettivo didattico: Tradurre in un linguaggio naturale il problema assegnato Tempo: 2 ore Consegna L alunno legge con attenzione tutto il testo del problema. Rilegge il testo, individuando i dati noti, i dati da ricavare, le relazioni tra i dati e i vincoli del problema. La consegna chiede, dopo aver letto attentamente il problema, di completare la scheda 1 proposta L insegnante coordina l attività, organizza il lavoro di gruppo, pone domande stimolo, guida gli alunni nella compilazione della scheda1, orienta i ragazzi in difficoltà. L attività è scelta con l intento di destare l interesse e il coinvolgimento degli studenti, ovviamente calibrata sulle specifiche competenze da raggiungere e sugli obbiettivi didattici proposti. Alla fine dell attività, la classe procede con il lavoro collettivo per verificare e discutere di incognite, dati, relazioni e vincoli individuati. L apparato didattico è concepito dalla parte dello studente e punta, pertanto, alla chiarezza e alla fruibilità dei contenuti proposti 4

5 Attività L insegnante consegna, in totale, ai tre gruppi: 11 palline (matite o altri oggetti). Il primo gruppo A avrà, nella scatola chiusa, un numero doppio di palline rispetto al secondo gruppo B e il terzo gruppo avrà 4 palline in meno rispetto al primo gruppo A. I tre gruppi devono scoprire, singolarmente, senza l aiuto dell insegnante, quante palline ha ciascun gruppo, ovviamente i tre gruppi inizialmente non possono interagire. Le scatole verranno aperte solo dopo che gli alunni avranno individuato il numero di palline in esse contenute. L insegnante chiede agli alunni la ragione per la quale le scatole consegnate siano chiuse. Se la scatola del gruppo A fosse aperta, il gruppo A conoscerebbe il numero di palline e, di conseguenza, per le condizioni del problema, anche il contenuto delle altre scatole; in questo caso individuerebbe anche il numero di palline che l insegnante ha consegnato. Per esempio se A contiene 8 palline, B contiene la metà di A cioè 4 palline e C contiene 8-4=4 palline, di conseguenza l insegnante ha consegnato in totale 16 palline. Se la scatola C contiene 8 palline, quante palline, perciò, saranno contenute nelle scatole A e B? Quante palline avrà consegnato l insegnante? Fasi e schede per la prima attività Fase1) Lettura del testo e individuazione dei dati L alunno legge con attenzione tutto il testo del problema. Rilegge il testo individuando i dati noti, i dati da ricavare, le relazioni tra i dati e i vincoli del problema. Può essere utile riscrivere in modo sintetico le informazioni recepite. Le diverse tipologie di schede e problemi offrono una fitta rete di rimandi e di connessioni per approfondire ed eventualmente contestualizzare i contenuti. Le schede risultano utili per l approfondimento personale degli allievi e per attivare la discussione in classe. Scheda 1 Individuazione, con un linguaggio Naturale, delle Incognite, dei Dati, delle Relazioni e dei Vincoli del problema. Una volta letto attentamente il testo del problema, individua: - Le incognite( le quantità che deve conoscere) - Le quantità conosciute (dati) - Le relazioni espresse dal problema che legano i dati alle incognite e le incognite tra loro - Eventuali Vincoli (condizione di esistenza delle incognite, dati e equazioni) Scheda 1 : compila con un linguaggio Naturale la seguente tabella Scheda 1 dello studente Incognite Dati Linguaggio Naturale Relazioni Scheda 1 Un esempio di completamento della scheda 1 Scheda 1 dello studente Vincoli Cognome ROSSI Nome PAOLO Data 20/10/ 11 Linguaggio Naturale Linguaggio Naturale Vincoli Incognite Numero di palline che ha ogni gruppo Numero naturale maggiore di zero Dati 11 palline consegnate dall insegnante Numero naturale maggiore di uno Relazioni Il primo gruppo A ha un numero doppio di palline rispetto al Numero naturale maggiore di secondo gruppo B; uno. Il terzo gruppo C ha 4 palline in meno rispetto al primo Numero naturale maggiore di zero gruppo A. 5

6 Fase2) Scelta dell'incognita Tra i dati da ricavare, si sceglie quello da assumere come incognita dell'equazione. Di solito si individua il dato richiesto dal problema, ma in alcuni casi può essere utile scegliere un altro dato. Nell'esempio precedente, l'incognita x può essere assegnata al numero di palline contenute nella scatola B. Tipologia: Attività di analisi Attività 2 Dal linguaggio Naturale al linguaggio Simbolico Indicazioni per il docente Obiettivo didattico: Tradurre in simboli algebrici le Incognite, i Dati, le Relazioni, e i Vincoli del problema. Tempo: 2 ore Consegna L alunno deve tradurre in simboli algebrici le Incognite, i Dati, le Relazioni, e i Vincoli del problema, completando la scheda 2 L insegnante coordina l attività, illustra le domande che sono proposte, pone domande stimolo, guida gli alunni nella compilazione della scheda2, orienta i ragazzi in difficoltà. Alla fine dell attività, prima della verifica, la classe procede con il lavoro collettivo per articolare e discutere della traduzione, in simboli algebrici, delle incognite, dati, relazioni e vincoli ricavati. Quindi, un attenzione particolare è riservata all operatività, soprattutto attraverso un laboratorio di lavoro collettivo e un apparato di attività, come strumenti metodologici finalizzati allo studio e concepiti secondo un criterio di progressione e gradualità, al fine di garantire l immediata individuazione dei concetti fondamentali e quindi la loro comprensione e memorizzazione. Scheda 2 Dal linguaggio Naturale al linguaggio Simbolico Scheda 2 dello studente Linguaggio Naturale Linguaggio Simbolico Incognite Numero di palline del gruppo B Numero di palline del gruppo A Numero di palline del gruppo C Dati palline consegnate dall insegnante Relazioni La somma delle palline deve essere 11(palline consegnate) Il primo gruppo A ha un numero doppio di palline rispetto al secondo gruppo B; Il terzo gruppo C ha 4 palline in meno rispetto al primo gruppo A 6

7 Scheda 2a Un esempio di completamento della scheda 2 Scheda 2 dello studente Incognite Linguaggio Naturale Numero di palline del gruppo B Numero di palline del gruppo A Numero di palline del gruppo C x 2x 2x-4 Linguaggio Simbolico ; x>0 ; 2x>0 ;2x-4>0* Dati palline consegnate dall insegnante 11 N>2 Relazioni La somma delle palline deve 11= essere 6 (palline consegnate) Il primo gruppo A ha un =2x+x+ ; x>2 numero doppio di palline rispetto al secondo gruppo B; Il terzo gruppo C ha 4 palline in meno rispetto al primo gruppo A +2x-4 * Dal terzo vincolo: ;2x-4>0, discende che x>2 quindi il gruppo B deve avere un numero superiore a 2 palline affinché il problema abbia senso (numeri naturali non negativi). 7

8 Verifica Traduzione da un linguaggio Naturale a un linguaggio Simbolico e viceversa Per ognuna delle seguente frasi espresse nel linguaggio Naturale indica la scrittura matematica corretta( linguaggio Simbolico) 1. Il doppio di un numero aumentato di uno è uguale a cinque 2x+1=5 2+5=x+1 2 5=x 2. Un numero aumentato di cinque è uguale al doppio del numero stesso 2x+5=x x+2x=5 x+5=2x 3. Un numero aumentato di cinque è uguale a dieci diminuito del numero stesso x+5=10-x x+5=10-5 5x=10x 4. Un numero addizionato a quattro è uguale al doppio del numero diminuito di cinque x+4=2-5 x+4=2x-5 x+2x= Un numero addizionato al suo doppio dà come risultato cinque x+5=2 x+5=2x x+2x=5 6. Se si addiziona per due un numero e si moltiplica per due il risultato si ottiene dieci (x+2) 2=10 2x+10=2 2x+2=10 Esprimi in linguaggio Naturale le seguenti scritture matematiche (linguaggio Simbolico). 7. 3x-2=7 8. 2x+3x= x-5=3x x=3.. 8

9 Attività 3 Traduzione del problema in un equazione Indicazioni per il docente Tipologia: Attività di impostazione e scrittura dell equazione e dei vincoli. Obiettivo didattico: Scrivere l'equazione risolutiva del problema Tempo: 1 ora Consegna L alunno deve scrivere l'equazione risolutiva del problema, dopo aver letto con attenzione le relazioni note tra i dati. L insegnante coordina l attività,, guida gli alunni nella compilazione della scheda3, orienta i ragazzi in difficoltà. Alla fine dell attività, la classe prosegue con il lavoro collettivo per confrontare e discutere dell equazione e dei vincoli evidenziati. L insegnante stimola gli alunni ad una osservazione attenta e critica sull equazione e sui vincoli posti, al fine di inquadrare e verificare le conoscenze e le abilità operative acquisite, con esercizi sui punti chiave, in un ottica di insieme, che stimolano le competenze personali e relazionali degli alunni. L immediatezza d uso delle schede fa leva su contenuti motivanti per gli studenti, in virtù della discussione collettiva e della guida del docente alla matematizzazione dei concetti o/e del problema proposto. Fase 3) Traduzione del problema in un equazione Per impostare l'equazione risolutiva, del problema si rileggono con attenzione le relazioni note tra i dati. Una di queste relazioni permetterà di scrivere l'equazione. Le altre relazioni permetteranno di ricavare dati incogniti Scheda 3: equazione e vincoli Scheda 3 dello studente Equazione Vincoli Scheda 3: equazione e vincoli Scheda compilata Scheda 3 dello studente Equazione Vincoli 2x+x+2x-4=11 e x>2 La traduzione del problema in linguaggio algebrico ha condotto, alla seguente equazione di primo grado, ad un incognita: 2x+x+2x-4=11 Con e x>2 9

10 Attività 4 Risoluzione dell'equazione Indicazioni per il docente Tipologia: Risoluzione dell equazione (l insegnante segue l attività e orienta i ragazzi in difficoltà) Obiettivo didattico: Risolvere l'equazione ottenuta dal problema Tempo: 2 ore Consegna L alunno deve risolvere l'equazione ottenuta dal problema usando i principi di equivalenza. L alunno deve completare la scheda 4. L insegnante coordina l attività, consegna la scheda7, guida gli alunni nella compilazione della scheda 4, orienta i ragazzi in difficoltà. Alla fine dell attività, la classe torna al lavoro collettivo per riepilogare e discutere la risoluzione dell equazione. L insegnante stimola gli alunni ad una lettura attenta della scheda7 sui principi di equivalenza. L immediatezza d uso della scheda consente di far leva su argomenti motivanti per gli studenti, esplicitando la comprensione della risoluzione dell equazione. Fase4) Risoluzione dell'equazione Risoluzione dell'equazione ottenuta dal problema usando i principi di equivalenza Scheda 4: Risoluzione dell equazione Scheda 4 dello studente Equazione Equazione: Vincoli Principi di equivalenza e vari passaggi Scheda 4: Risoluzione dell equazione Scheda 4 dello studente Equazione Vincoli Equazione: 2x+x+2x-4=11 Principi di equivalenza e vari passaggi 2x+x+2x=11+4 principio del trasporto (conseguenza del primo principio di equivalenza) 5x=15 riduzione dei termini simili (monomi simili) x=15/5 secondo principio di equivalenza x=3 Soluzione Si risolve l equazione con l uso dei principi di equivalenza. 2x+x+x=11+4 (principio del trasporto, conseguenza del primo principio di equivalenza) 5x=15 (riduzione dei termini simili) x=15/5 (secondo principio di equivalenza) x=3 10

11 Attività 5 Interpretazione e verifica della soluzione Indicazioni per il docente Tipologia: Attività di interpretazione e verifica della soluzione (l insegnante coordina l attività e orienta i ragazzi in difficoltà). Se l'equazione è determinata, cioè c'è una soluzione algebrica dell'equazione, la soluzione va interpretata in base alla situazione del problema. Va verificato se il numero ottenuto ha un significato concreto. Obiettivo didattico: Interpretare e verificare la soluzione ottenuta Tempo: 2 ore Consegna L alunno deve interpretare e verificare la soluzione ottenuta del problema completando la scheda5. L insegnante coordina l attività, guida gli alunni nella compilazione della scheda 5, orienta i ragazzi in difficoltà. Alla fine dell attività, la classe opera collettivamente per verificare e discutere le soluzioni trovate. Dopo la discussione, l insegnante propone la verifica, guidando lo studente all acquisizione e/o consolidamento di autonome abilità operative. In tal modo l allievo potrà analizzare direttamente ogni prova e valutare autonomamente la propria preparazione. Fase 5) Interpretazione e verifica della soluzione Se l'equazione è determinata, cioè c'è una soluzione algebrica dell'equazione, la soluzione va interpretata in base alla situazione del problema e va verificato se il numero ottenuto ha un significato concreto. Se, per esempio, si ottiene come soluzione un numero negativo quando l'incognita è il numero di palline o la lunghezza di un segmento, la soluzione algebrica non può essere accettata. Se si tratta di una somma di denaro, si deve cercare di capire se questa somma può essere anche negativa. In altri problemi, come nel caso in cui l'incognita, ad esempio, rappresenti una grandezza che non può essere suddivisa, come palline, animali, persone, ecc., possono non essere accettabili soluzioni con numeri decimali o frazioni. Se l'equazione è indeterminata, anche il problema è indeterminato, ciò significa che qualsiasi valore dell'incognita è soluzione del problema. Questa circostanza va verificata se è concretamente possibile. Se l'equazione è impossibile, il problema non ammette soluzioni. Scheda 5: Interpretazione e verifica della soluzione Scheda 5 dello studente Linguaggio Naturale Linguaggio Simbolico Soluzioni Dati Verifica 11

12 Scheda 5 Compilata: Interpretazione e verifica della soluzione Scheda 5 dello studente Linguaggio Naturale Linguaggio Simbolico Soluzioni Numero di palline del gruppo B è x=3 ; x>2 uguale a tre Numero di palline del gruppo A è uguale a sei Numero di palline del gruppo C è uguale a due 6 2 Dati palline consegnate dall insegnante 11 Verifica La somma delle palline deve essere undici 3+6+2=11 Risultati Il gruppo B ha 3 palline Il gruppo A ha 2x3=6 palline Il gruppo C ha 6-4=2 palline A questo punto, i ragazzi aprono le scatole e controllano se i risultati teorici ottenuti sono corretti. Indica l affermazione corretta Il problema è: Determinato; Indeterminato; Impossibile Compito Individua e risolvi un problema avente come modello algebrico un equazione di 1 grado. 12

13 Verifica Verifica per ciascuna delle seguenti equazioni se il numero dato è una soluzione 1. x+3=2x +2 per x=1 V F 2. 3x-5=x+1 per x=2 V F 3. 5x-2=3x+1 per x=1 V F 4. 2y+1=11 per y=5 V F x=3x+2 per x=-1 V F 6. 5+x=-10 per x=-10 V F x=0 per x=-2 V F 8. 3x+5=3 (x-1) per x=1 V F 9. 7x-7=5x+5 per x=5 V F 10. 3(a+2)-3a=2(a-5) per a=-2 V F Per ciascuna delle seguenti equazioni indica se è determinata (Det,), indeterminata(ind.), impossibile (Imp.), l eventuale soluzione e la verifica. 1. 2x+1=2x Det. Ind. Imp. - Soluzione x= 2. 2x+2=2 Det. Ind. Imp. - Soluzione x= 3. 2x+3x-2=5x-2 Det. Ind. Imp. - Soluzione x= 4. 3x+x+2=-2 Det. Ind. Imp. - Soluzione x= 5. 3x-4=2x-4 Det. Ind. Imp. - Soluzione x= 6. 2x+7=3x-1 Det. Ind. Imp. - Soluzione x= 7. 4x+7=3x-1 Det. Ind. Imp. - Soluzione x= 8. 4x-1=3x-1 Det. Ind. Imp. - Soluzione x= 9. 2x+1=3x-1 Det. Ind. Imp. - Soluzione x= 10. 2x+1=2x-1 Det. Ind. Imp. - Soluzione x= 13

14 L insegnante, prima della valutazione dei problemi proposti, può presentare agli alunni la scheda seguente. Scheda 6: Griglia di Valutazione per i problemi Scheda dello studente Descrittori delle competenze Valutazione 1) Individua, con un linguaggio naturale, le Incognite, i Dati, le Relazioni e i Vincoli (scheda 1). 2) Traduce in simboli algebrici le incognite, i dati, le relazioni e i vincoli (scheda 2). 3) Trova l equazione e indica i vincoli(scheda 3). 4) Risolve correttamente l equazione descrivendo i vari passaggi (scheda 4). 5) Interpreta e verifica la soluzione trovata(scheda 5). Punteggio Totale Griglia di valutazione (Ipotesi di valutazione) Scheda dello studente Descrittori delle competenze Valutazione 1) Individua, con un linguaggio naturale, le Incognite, i Dati, 2 le Relazioni e i Vincoli (scheda 1). 2) Traduce in simboli algebrici le incognite, i dati, le relazioni e i 2 vincoli (scheda 2). 3) Trova l equazione e indica i vincoli(scheda 3). 1 4) Risolve correttamente l equazione descrivendo i vari passaggi 4 (scheda 4). 5) Interpreta e verifica la soluzione trovata(scheda 5). 1 Punteggio Totale 10 14

15 Attività alunno (Ricerca, rinforzo e approfondimento ) 1. Inventa un problema che possa essere risolto dalla stessa equazione trovata: 2x+x+2x-4=11 2. Scrivi un equazione equivalente all equazione trovata: 2x+x+2x-4=11 Cambiando la scelta dell incognita, la soluzione trovata cambia? Scheda 2b Un altro esempio di completamento della scheda 2(cambiando la scelta dell incognita). Scegliamo come incognita (x) il numero di palline del gruppo A. Scheda dello studente Linguaggio Naturale Linguaggio simbolico Incognite Numero di palline del gruppo B Numero di palline del gruppo A Numero di palline del gruppo C x/2 x x-4 Dati palline consegnate dall insegnante 11 Condizioni La somma delle palline deve essere 6 (palline consegnate) Il primo gruppo A ha un numero doppio di palline rispetto al secondo gruppo B Il terzo gruppo C ha 4 palline in meno rispetto al primo gruppo A 11= =x+x/2+ La traduzione del problema in linguaggio algebrico ha condotto, alla seguente equazione di primo grado, ad un incognita: x + x/2 + x 4 = 11. Se il procedimento seguito è corretto, la soluzione sarà identica a quella precedentemente ottenuta. Risoluzione x + x/2 + x 4 = 11: trovando il m.c.m (2) possiamo eliminare il denominatore 2x+x+2x-8=22 2x+x+2x=22+8 (principio del trasporto, conseguenza del primo principio di equivalenza) 5x=30 (riduzione dei termini simili) X=30/5(secondo principio di equivalenza) X=6 Risultati Il gruppo A ha 6 palline Il gruppo B ha 6:2=3 palline Il gruppo C ha 6-4=2 palline Siccome il ragionamento rappresentato è corretto, in entrambi i casi, i due risultati coincidono. x-4 Attività con gli alunni (Ricerca e rinforzo) Trova un altro esempio di completamento della scheda 2 15

16 Scheda 7: Richiami sulle equazioni (da consegnare e discutere con agli alunni). Bilancia Un'equazione si dice determinata se ammette un numero finito di soluzioni; se l equazione è di primo grado si dice determinata se ammette una sola soluzione. Un'equazione si dice impossibile se non ammette soluzioni. Un'equazione si dice indeterminata se ammette un numero infinito di soluzioni; cioè un'equazione si dice indeterminata se è verificata per qualsiasi valore della variabile e in questo senso non determina una soluzione specifica, qualsiasi soluzione va bene. 16

17 Verifica sommativa Matematizzazione di un problema e soluzione dell equazione trovata Scheda dello studente Per ognuno dei seguenti problemi indica l'equazione corretta e calcola la soluzione. 1. Il doppio di un numero x diminuito di 1 dà 5. Quanto vale x? 2x-1=5 2x-5=1 2x=5-1 x=. 2. La somma di un numero x e del suo successivo dà 20. Chi è x? x+1=20 x+x+1=20 x+2x=20 x=. 3. Dieci volte un numero x è uguale a 10 aumentato del doppio di x, Quanto vale x? 10x=x+10 10x+2x=10 10x=10 +2x x=. 4. Un numero x aumentato di 2 è uguale al suo triplo diminuito di 4. Quanto vale x? x+2=3x+4 x+2(3x)=4 x+2=3 4 x=. 5. La somma di tre numeri consecutivi è 12, trova il primo numero. x+x+x=12 x+x+x+1=12 x+x+1+x+2=12 x=. 6. Sommando un numero con il suo doppio si ottiene 20 qual è questo numero? x+20=2x x+20=2x+20 x+2x=20 x=. 7. La somma di due numeri è 35, il maggiore supera il minore di 7, qual è il numero minore? x+x=35 x+7+x=35 x=35+7 x=. 8. Il triplo di un numero x diminuito di 1 dà 5. Quanto vale x? 3x-1=5 3x-5=1 3x=5-1 x=. 9. Il doppio della somma tra 5 e un numero è uguale al triplo della differenza tra il numero e 2. Qual è questo numero? 1+2x=3(x-2) 2(5+x)=3(x-2) 2(5+x)=3x-2 x=. 10. Il doppio del perimetro di un quadrato è uguale al triplo del suo lato aumentato di 5 Qual è il lato x del quadrato? 2(4x)=3(x+5) 2(4x)=3x+5 2x=3(x+5) x=. 17

18 Attività : Laboratorio di Informatica Finalità: utilizzare software per risolvere, per via grafica, problemi descritti mediante equazioni. Indicazioni per il docente Tipologia: Uso dei software GeoGebra ed Excel per la risoluzione e verifica di problemi modellizzabili attraverso equazioni di primo grado Obiettivo didattico: Risoluzione e verifica di problemi modellizzabili attraverso equazioni utilizzando mediatori informatici. Tempo: 2 ore Consegna: L alunno deve risolvere, interpretare e verificare la soluzione ottenuta dal problema usando i software GeoGebra ed Excel, i quali si propongono come fonte di apprendimento, per facilitare lo studio e guidare gli allievi al consolidamento di un metodo di studio. Attività con il foglio di calcolo Excel Soluzione del problema con il metodo di prova ed errore Apri il programma Excel Nella cella C3 scrivi =2*C4 Nella cella C5 scrivi =C3-4 Nella cella C6 scrivi =SOMMA(C3:C5) Nella cella C4 scrivi un numero naturale maggiore di 1 Se il numero totale che compare nella cella C6 è uguale al numero delle palline consegnate dall insegnante, hai trovato la soluzione giusta. Per disegnare l istogramma evidenzia le celle da B2 a C6 e inserisci l istogramma. Usando il foglio Excel allegato puoi trovare tutti i casi possibili. Il simbolo * è il simbolo della moltiplicazione. 18

19 Attività con GeoGebra Soluzione dell equazione trovata con GeoGebra Riporta sul piano cartesiano l equazione ottenuta: 2x+x+2x-4=11 nella forma: y=5x-15 L intersezione con l asse delle x ti darà la soluzione del problema Cioè: Il gruppo B ha 3 palline Usando il foglio GeoGebra allegato puoi analizzare i vari casi del problema, al variare del numero di palline. 19

20 Costruzione del foglio di lavoro GeoGebra allegato Per costruire il foglio GeoGebra allegato, segui il protocollo di costruzione Percorso da seguire per disegnare la Slider GeoGebra si può scaricare gratuitamente da Internet all indirizzo Microsoft ha creato un nuovo software che permette di risolvere equazioni passo per passo, si chiama Microsoft Mathematics 4.0; è gratuito se si usa, per esempio, il sistema operativo Windows 7; il link per il Download é: 20

21 Risoluzione di un equazione di primo grado, ridotta a forma normale, con il foglio di calcolo Excel Riprendiamo il problema,l equazione ridotta a forma normale(ax=b) è: 5x=15 Quindi a=5 e b=15, l equazione è determinata. Risolviamola con il foglio di calcolo Excel Apri il programma Excel Nella cella B4 scrivi a Nella cella C4 scrivi 5 Nella cella B5 scrivi b Nella cella C5 scrivi 15 Nella cella B6 scrivi x Nella cella C6 scrivi =C5/C4 Premendo INVIO nella cella C6 comparirà la soluzione cercata Se a=0, Excel ti avverte che si sta effettuando una divisione per zero Verifica dell equazione trovata con il foglio di calcolo Excel Il foglio di calcolo elettronico Excel permette di verificare rapidamente se il valore dell incognita trovata, nella risoluzione di un equazione, è quello giusto. Per far questo, bisogna, prima trasportare tutti i termini (numeri e lettere) al primo membro, usando il principio del trasporto.. 2x+x+2x-4=11 Trasportando tutti i termini al primo membro si ha 2x+x+2x-4-11=0. Apri il programma Excel Nella cella A1 scrivi Verifica dell equazione trovata Nella cella C2 scrivi l espressione al primo membro, cioè =2*B2+B2+2B2-4-11, dove B2 è il valore dell incognita x che è contenuto nella cella B2. Dopo aver premuto il tasto Invio, nella cella C2 apparirà 0 se il valore dell incognita trovata è quello giusto, altrimenti comparirà un altro numero. Se al posto del valore giusto x=2 mettessimo un altro valore, per esempio x=+3 non otterremmo più il valore 0(vedi figura). 21

22 VERIFICHE con EXCEL e con GEOGEBRA Verifica di un equazione Verifica per ciascuna delle seguenti equazioni se il numero dato è una soluzione 1. x+3=2x +2 per x=1 V F 2. 3x-5=x+1 per x=2 V F 3. 5x-2=3x+1 per x=1 V F 4. 2y+1=11 per y=5 V F x=3x+2 per x=-1 V F 6. 5+x=-10 per x=-10 V F x=0 per x=-2 V F 8. 3x+5=3 (x-1) per x=1 V F 9. 7x-7=5x+5 per x=5 V F 10. 3(a+2)-3a=2(a-5) per a=-2 V F Attività di recupero, rinforzo, approfondimento Risolvi le seguenti equazioni (recupero). Risolvi le seguenti equazioni con EXCEL e con GEOGEBRA. 11. x+3=2x x-5=x x-2=3x y+1= x=3x x= x= x+5=3 (x-1) 19. 7x-7=5x (a+2)-3a=2(a-5) 22

23 Attività degli alunni ( recupero, rinforzo, approfondimento) Si ripetono i procedimenti precedenti, usando le cinque schede, nel caso in cui vengano consegnate a. 6 palline b. 16 palline c. 21 palline d. 26 palline e. 3 palline I tre gruppi devono scoprire individualmente, senza l aiuto dell insegnante, quante palline ha ciascun gruppo. L insegnante L insegnante chiede ad ogni gruppo di scoprire quante palline hanno gli altri due gruppi e inoltre: 1. In quali casi l ultimo gruppo C avrebbe un numero maggiore di palline rispetto al secondo gruppo B. 2. In quale caso il problema sarebbe impossibile 3. In quale caso il primo gruppo potrebbe avere un numero di palline inferiore a quelle degli altri gruppi 4. Quali casi si potrebbero verificare se un gruppo non ricevesse nessuna pallina Attività di verifica: laboratorio di Informatica Attività con il foglio di calcolo Excel 1. Risolvi il problema con il metodo di prova ed errore 2. Risolvi l equazione ridotta a forma normale. 3. Verifica l equazione trovata Attività con GeoGebra Risoluzione l equazione trovata con GeoGebra 23

24 Problemi di approfondimento, rinforzo e di recupero delle competenze acquisite Indovinello popolare Un mattone pesa un chilo più mezzo mattone. Quanto pesa un mattone? L insegnante divide la classe in tre gruppi A,B,C. Se si ha a disposizione una bilancia a bracci uguali si può realizzare il gioco realmente e praticamente oppure si può realizzare una semplice bilancia artigianale. Al Gruppo A, propone il problema originale cioè : un mattone pesa un chilo più mezzo mattone. Quanto pesa un mattone? Al Gruppo B, propone il problema semplificato cioè : due mattoni pesano un chilo più un mattone. Quanto pesa un mattone? Al Gruppo C, propone il problema modificato cioè : tre mattoni pesano un chilo più un mattone. Quanto pesa un mattone? Si lascia il tempo agli studenti di leggere attentamente il problema, poi si può dare i seguenti suggerimenti: mantieni la bilancia in equilibrio effettuando le seguenti operazioni; poni un mattone su un piatto della bilancia e sull altro piatto un peso da 1Kg e mezzo mattone; togli mezzo mattone da ciascun piatto della bilancia. Mezzo mattone pesa? Quindi il mattone pesa? 24

25 Attività proposte agli studenti (Verifica) Provate a risolvere i problemi usando le equazioni (compilando le 5 schede), risolvendo l equazione con GeoGebra e verificando le soluzioni ottenute con Excel 1. Indicando con x il peso del mattone, cosa ottenete (gruppo A) 2. Indicando con x il peso di mezzo mattone, cosa ottenete (gruppo B) 3. Indicando con 2x il peso di un mattone, cosa ottenete (gruppo C) Attività di verifica: laboratorio di Informatica Attività con il foglio di calcolo Excel 4. Risolvi il problema con il metodo di prova ed errore 5. Risolvi l equazione ridotta a forma normale 6. Verifica l equazione trovata Attività con GeoGebra Risoluzione dell equazione trovata con GeoGebra 25

26 Attività Alunno Approfondimento, rinforzo e recupero delle competenze previste: l alunno riconosce e risolve problemi di vario genere analizzando la situazione e traducendola in termini matematici, spiegando anche in forma scritta il procedimento seguito, mantenendo il controllo sia sul processo risolutivo, sia sui risultati. l alunno confronta procedimenti diversi e produce formalizzazioni che gli consentono di passare da un problema specifico a una classe di problemi. Problema In un allevamento ci sono polli e conigli. Le teste sono in tutto 49, le zampe sono 168. Quanti sono i polli e quanti i conigli? Compila le 5 schede proposte nel problema precedente. Risolvi e verifica l equazione ottenuta con i software Excel e GeoGebra. Consigli utili per risolvere un problema: Leggere attentamente il testo cercando di distinguere ciò che si cerca, cioè l obiettivo del problema, da ciò che viene dato Cercare di capire se sono necessarie informazioni non fornite esplicitamente ma che si possono dedurre Ciò che sembra facile può essere difficile e, viceversa, ciò che sembra difficile può essere facile Iniziare subito con la prima idea che viene in mente e applicarla concretamente, ma non vincolarsi ad essa e/o cercarne altre Se non si è compreso bene un problema, provare a raccontarlo ad un amico, cercando di esporlo con parole proprie Se non si sa risolvere un problema, se ne affronta un altro che si è in grado di risolvere, ossia trasformare un problema complesso in problemi più semplici Prima di rinunciare, si chiede aiuto a qualcuno, utilizzando anche, se necessario, libri e Internet, per superare la difficoltà del momento Una soluzione è, a volte, anche riuscire a cogliere che il problema non ha soluzioni Se un problema stimola ad approfondire qualcosa, senza esitare: consulta manuali, enciclopedie o siti web 26

27 Problema Fumetto, realizzato con PowerPoint, che descrive le varie fasi del problema (da consegnare agli alunni) Scheda1 Scheda 2 Scheda 3 Scheda 4 Scheda 5 Nel fumetto, chi è Dario? 27

28 Attività alunno (Verifica) L insegnante divide la classe in tre gruppi A, B, C e assegna i seguenti problemi: Gruppo A: In un parcheggio ci sono moto e auto. I mezzi sono in tutto 49, le ruote su cui poggiano i mezzi sono 168. Quante moto e quante auto ci sono nel parcheggio? Gruppo B: In un parcheggio ci sono moto e auto. I mezzi sono in tutto 59, le ruote su cui poggiano i mezzi sono 188. Quante moto e quante auto ci sono nel parcheggio? Gruppo C: In un parcheggio ci sono moto e auto. I mezzi sono in tutto 69, le ruote su cui poggiano i mezzi sono 208. Quante moto e quante auto ci sono nel parcheggio? Consegna Schede 1. Compila le 5 schede Attività di verifica: laboratorio di Informatica Attività con il foglio di calcolo Excel 2. Risolvi il problema con il metodo di prova ed errore. 3. Risolvi l equazione ridotta a forma normale. 4. Verifica l equazione ottenuta. Attività con GeoGebra 5. Risolvi l equazione trovata con GeoGebra Fumetto 6. Provate a inventare e a realizzare un fumetto che descriva la situazione problematica che vi è stata assegnata. 28

29 Esempio di Problema geometrico Un rettangolo ha il perimetro di 16 cm e la base è 1 3 dell'altezza. Calcola le misure dei lati del rettangolo. Scelta dell'incognita Come incognita si può scegliere indifferentemente la base o l'altezza del rettangolo. Scegliamo l'altezza: altezza x; conseguentemente: base 1 3 x Scheda dello studente Incognite Linguaggio Naturale Base Altezza x 1 3 x Dati perimetro 16 cm Relazioni La base è 1 3 dell'altezza 16= Linguaggio simbolico ; 0<x<16 =2 x x ; 0<x<16 Scrittura dell'equazione 1 2x 2 x 16 2 volte l'altezza più 2 volte la base dà il perimetro del rettangolo. 3 Risoluzione dell'equazione 1 2x 2 x x x 16 m.c.m. = 3, moltiplichiamo tutti i termini per x 3 x 48 semplifichiamo 3 6x+2x=48 sommiamo i termini simili 8x=48 equazioni in forma normale, dividiamo per 8 i due membri x=6 Interpretazione e verifica L'altezza del rettangolo è 6cm, essendo un numero positivo minore di 16 è accettabile come soluzione del problema. La base è 1 6cm 2cm 3. Verifichiamo se il perimetro è 16cm 2b+2h=16cm;12cm+4cm = 16cm. Attività di recupero e di rinforzo L insegnante divide la classe in tre gruppi A, B, C e assegna i seguenti problemi: Gruppo A: Un rettangolo ha il perimetro di 32cm e la base è un terzo dell'altezza. Calcola le misure dei lati del rettangolo. Gruppo B: Un rettangolo ha il perimetro di 8 cm e la base è un terzo dell'altezza. Calcola le misure dei lati del rettangolo. Gruppo C: Un rettangolo ha il perimetro di 24cm e la base è un terzo dell'altezza. Calcola le misure dei lati del rettangolo. Compila le 5 Schede 29

30 Esempio di Problema impossibile Il padre di Luca ha 40 anni. Sapendo che Luca ha 14 anni, fra quanti anni l età del padre sarà tripla di quella del figlio? Scheda 2: Dal linguaggio Naturale al linguaggio Simbolico Scheda dello studente Incognite Linguaggio Naturale Il numero degli anni che devono trascorrere perché l età del padre diventi tripla di quella del figlio Linguaggio simbolico x ; x>0 Dati Età del padre Età del figlio Relazioni Età del padre in tale ricorrenza Età del figlio in tale ricorrenza In tale ricorrenza l età del padre dovrà essere tripla di quella del figlio. 40+x 14+x 40+x=3(14+x) 40+x>0 14+x>0 Scheda 3: Equazione e vincoli Scheda dello studente Equazione Vincoli 40+x=3(14+x) ; x>0 La traduzione del problema in linguaggio algebrico ha condotto, alla seguente equazione di primo grado, ad un incognita: 40+x=3(16+x) Con e x>0 Scheda 4: Risoluzione dell equazione Scheda dello studente Equazione Principi e passaggi 40+x=3(14+x) Principi di equivalenza e vari passaggi 40+x=42+3x moltiplicando 3 per il binomio in parentesi x-3x=42-40 principio del trasporto (conseguenza del primo principio di equivalenza) -2x=2 riduzione dei termini simili (monomi simili) -x=1 secondo principio di equivalenza x=-1 Soluzione 30

31 Scheda 5: Interpretazione e verifica della soluzione Scheda dello studente Soluzioni Dati Verifica Linguaggio Naturale Il numero degli anni che devono trascorrere perché l età del padre diventi tripla di quella del figlio è -1 Età del padre Età del figlio Poiché la soluzione ottenuta è negativa, non è da considerarsi soluzione del problema, quindi è impossibile Linguaggio simbolico x=-1 ; x>0 Interpretazione Anche se l equazione ammette soluzione, il problema è impossibile, in quanto non soddisfa i vincoli posti dal problema stesso. Attività alunni A. Il padre di Francesca ha 45 anni. Sapendo che Francesca ha 15 anni, fra quanti anni l età del padre sarà tripla di quella della figlia? B. Il padre di Roberta ha 48 anni. Sapendo che Roberta ha 14 anni, fra quanti anni l età del padre sarà tripla di quella della figlia? C. La madre di Andrea ha 38 anni. Sapendo che Andrea ha 12 anni, fra quanti anni l età della madre sarà tripla di quella della figlia? Prove per la verifica PROVE TIMSS 2007 Per l insegnante Si può assegnare questo problema come verifica dell attività, i ragazzi devono compilare le 5 schede studiate e risolvere il problema. Ai ragazzi si può suggerire di indicare con x l incognita matita. 31

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35 Quesito della Prova INVALSI 2009 Quesiti della Prova invalsi 2008 Sitografia INVALSI Il sito dell Invalsi permette di consultare tutti i documenti relativi alle valutazioni predisposte dall Istituto (quadri di riferimento, domande rilasciate, analisi e rapporti) nonché di accedere alla documentazione relativa alle principali analisi internazionali. ( IEA Il sito dell International Association for the Evaluation of Educational Achievement (IEA) raccoglie la documentazione relativa alle analisi condotte dall IEA (quadri di riferimento, domande rilasciate, rapporti nazionali e internazionali). In particolare, la pagina presenta l indagine PIRLS compiuta nel OCSE PISA Si tratta del sito dedicato all indagine PISA (Programme for International Student Assessment). Riporta anche informazioni sulle indagini in corso di analisi. 35